JP2009211907A - 電池モジュールおよびそれらを用いた電池パック - Google Patents
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Abstract
【課題】不具合を有する電池が引火や破裂しても、周囲の電池に影響を与えない電池モジュールおよびそれらを用いた電池パックを提供することを目的とする。
【解決手段】第1筺体110と、第2筺体120と、第1筺体110と第2筺体120に収納される排気孔を有する複数の電池130を少なくとも備え、第1筺体110および第2筺体120の少なくとも一方で電池130の排気孔と対向する位置に、電池130を個別に収納する第1隔壁部材115を設けた構成を有する。
【選択図】図2
【解決手段】第1筺体110と、第2筺体120と、第1筺体110と第2筺体120に収納される排気孔を有する複数の電池130を少なくとも備え、第1筺体110および第2筺体120の少なくとも一方で電池130の排気孔と対向する位置に、電池130を個別に収納する第1隔壁部材115を設けた構成を有する。
【選択図】図2
Description
本発明は、電池に発熱などの不具合を生じても他の電池に影響を与えない電池モジュールおよびそれらを用いた電池パックに関する。
近年、省資源や省エネルギーの観点から、繰り返し使用できるニッケル水素、ニッケルカドミウムやリチウムイオンなどの二次電池への需要が高まっている。中でもリチウムイオン二次電池は、軽量でありながら、起電力が高く、高エネルギー密度であるという特徴を有しているため、携帯電話やデジタルカメラ、ビデオカメラ、ノート型パソコンなどの様々な種類の携帯型電子機器や移動体通信機器の駆動用電源としての需要が拡大している。一方、化石燃料の使用量の低減やCO2の排出量を削減するために、自動車などのモータ駆動用の電源として、組み合わせることにより、所望の電圧や容量を得ることができる電池モジュールも開発されている。
それらの開発において、電池の高エネルギー密度化が進むに伴って、利用の形態によっては、電池自身が高温に発熱するなどのおそれがある。そのため、電池自体の安全性とともに、それらを集合して用いる電池モジュールや電池パックにおける安全性がより重要となっている。
そこで、上述のような電池は、過充電されたり、あるいは内部短絡や外部短絡により発生するガスで、電池の内圧が上昇し、場合によっては、電池ケースが破裂する可能性がある。そのため、一般に、これらの電池には、ガス抜きのためのベント機構や排気孔などが設けられている。
そこで、従来、電池から内容物が噴出した場合でも、電池の発煙や引火を未然に防ぐことを可能とする、充放電可能な電池と可燃性物質を吸着するフィルタ部と、電池およびフィルタ部を覆い、フィルタ部を通過することにより浄化された内容物を外部へ排出する排出孔が設けられた外郭部材とを備えた電池パックの例が開示されている(例えば、特許文献1参照)。
また、合成樹脂からなるホルダーケースの正方形の各電池収納部に個別に電池を収納する電池モジュールの例が開示されている(例えば、特許文献2参照)。
特開2006−228610号公報
特開2003−162993号公報
しかしながら、特許文献1に示す電池パックは、1個の電池の不具合によりベント機構が作動した場合、噴出するガスによる引火や破裂による周囲電池への連鎖的な劣化を防止できない。そのため、特に複数の電池を集合して用いる電池モジュールや電池パックにおいては、周囲の電池への影響をいかに抑制するかが課題となっている。
また、特許文献2に示す電池モジュールは、電池収納部に電池を個別に収納することにより、電池間の接続を安定して行うことができる。また、振動や衝撃を受けても電池収納部で電池をがたつきなく保持できる。さらに、電池の高さ方向に設けた放熱用孔により冷却通路を確保して均一な冷却ができることが示されている。しかし、1個の電池が異常に発熱し、引火や破裂した場合の周囲の電池への影響を防止することに関しては何ら記載されていない。
本発明は、上記の課題を解決するものであり、不具合を有する電池が引火や破裂しても、周囲の電池に影響を与えない電池モジュールおよびそれらを用いた電池パックを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の電池モジュールは、第1筺体と、第2筺体と、第1筺体と第2筺体に収納される排気孔を有する複数の電池を備え、第1筺体および第2筺体の少なくとも一方で電池の排気孔と対向する位置に、電池を個別に収納する第1隔壁部材を設けた構成を有する。
この構成により、不具合電池の排気孔から噴出したガスの引火による炎などを第1隔壁部材で受け止めて周囲の電池へ直接炎が当たることを防止する。この結果、周囲電池への類焼や異常過熱などを未然に防ぎ、信頼性や安全性に優れた電池モジュールを実現できる。
また、本発明は、上記電池モジュールを、縦列または並列に接続した構成を有する。これにより、電池モジュールに積層しても、類焼のしにくい安全で信頼性の高い電池モジュールを実現できる。これにより、要求される電圧や容量に対応する電池モジュールを任意に構成できる。
また、本発明の電池パックは、上記電池モジュールを、外装筺体に収納した構成を有する。これにより、汎用性の高い電池パックを実現できる。
本発明によれば、電池に発熱などの不具合を生じても他の電池に影響を与えない電池モジュールおよびそれらを用いた電池パックを実現できる。
本発明の第1の発明は、第1筺体と、第2筺体と、第1筺体と第2筺体に収納される排気孔を有する複数の電池を備え、第1筺体および第2筺体の少なくとも一方で電池の排気孔と対向する位置に、電池を個別に収納する第1隔壁部材を設けた構成を有する。
この構成により、不具合電池の排気孔から噴出した高温のガスの引火による炎などを第1隔壁部材で受け止めて周囲の電池へ直接炎が当たることを防止する。この結果、周囲電池への類焼や異常過熱などを未然に防ぎ、信頼性や安全性に優れた電池モジュールを実現できる。
本発明の第2の発明は、第1の発明において、第1隔壁部材の高さが、電池の排気孔を収納する高さ以上で、電池の高さ以下である。これにより、不具合電池の排気孔から噴出した高温のガスが、周囲電池へ直接当たることを効率的に防止できる。
本発明の第3の発明は、第1の発明および第2の発明において、第1筺体および第2筺体の少なくとも一方で電池の排気孔の反対側と対向する位置に、第1隔壁部材に対応して、電池を個別に収納する第2隔壁部材を設けた構成を有する。これにより、不具合電池の排気孔から噴出した高温のガスが、周囲電池へ直接当たることを効率的に防止できる。さらに、不具合電池の電池ケースからの輻射熱の周囲電池への伝達を防止できる。
本発明の第4の発明は、第1の発明および第2の発明において、第1筺体および第2筺体の少なくとも一方で電池の排気孔の反対側と対向する位置に、第1隔壁部材に対応して、第1隔壁部材を収納する第2隔壁部材を設けた構成を有する。これにより、2重の隔壁部材構成にできるため、さらに信頼性や安全性に優れた電池モジュールを実現できる。
本発明の第5の発明は、第3の発明または第4の発明において、第1隔壁部材および第2隔壁部材の少なくとも一方に、通気孔を設けている。これにより、不具合電池の排気孔から噴出した高温のガスを効率的に排出できる。
本発明の第6の発明は、第3の発明において、第1隔壁部材と第2隔壁部材の高さの和が、電池の高さ以下で、その差を通気孔とする。これにより、不具合電池の排気孔から噴出した高温のガスを効率的に排出できる。
本発明の第7の発明は、第1の発明から第6の発明のいずれかにおいて、第1筺体および第2筺体の少なくとも一方は、耐熱部材からなる。これにより、不具合電池の排気孔から噴出した高温のガスによる各筺体の変形を防止できる。
本発明の第8の発明は、第7の発明において、耐熱部材が、金属材料を絶縁性樹脂で被覆した構成からなる。これにより、不具合電池の排気孔から噴出した高温のガスによる各筺体などの変形を確実に防止できる。
本発明の第9の発明は、第1の発明から第8の発明のいずれかにおいて、上記電池モジュールを、縦列または並列に接続した構成を有する。これにより、電池モジュールを多段に積層しても、類焼のしにくい安全で信頼性の高い電池モジュールを実現できる。これにより、要求される電圧や容量に対応する電池モジュールを任意に構成できる。
本発明の第10の発明は、第1の発明から第9の発明のいずれかにおいて、上記電池モジュールを、外装筺体に収納した構成を有する。これにより、汎用性の高い電池パックを実現できる。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら、同一部分には同一符号を付して説明する。なお、本発明は、本明細書に記載された基本的な特徴に基づく限り、以下に記載の内容に限定されるものではない。また、以下では電池として、リチウムイオンなどの非水電解質二次電池(以下、「電池」と記す)を例に説明するが、これに限られないことはいうまでもない。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における電池モジュールに収納される電池の横断面図である。
図1は、本発明の実施の形態1における電池モジュールに収納される電池の横断面図である。
図1に示すように、円筒型の電池は、例えばアルミニウム製の正極リード8を備えた正極1と、その正極1と対向する、例えば銅製の負極リード9を一端に備えた負極2とをセパレータ3を介して、捲回された電極群4を有する。そして、電極群4の上下に絶縁板10a、10bを装着して電池ケース5に挿入し、正極リード8の他方の端部を封口板6に、負極リード9の他方の端部を電池ケース5の底部に溶接する。さらに、リチウムイオンを伝導する非水電解質(図示せず)を電池ケース5内に注入し、電池ケース5の開放端部をガスケット7を介して正極キャップ16、PTC素子などの電流遮断部材18および封口板6をかしめた構成を有する。また、正極キャップ16には、電極群4の不具合によるベント機構19の開放により生じるガスを抜くための排気孔17を設けている。そして、正極1は正極集電体1aと正極活物質を含む正極層1bから構成されている。
ここで、正極層1bは、例えばLiCoO2やLiNiO2、Li2MnO4、またはこれらの混合あるいは複合化合物などの含リチウム複合酸化物を正極活物質として含む。また、正極層1bは、さらに、導電剤と結着剤とを含む。導電剤として、例えば天然黒鉛や人造黒鉛のグラファイト類、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、チャンネルブラック、ファーネスブラック、ランプブラック、サーマルブラックなどのカーボンブラック類を含み、また結着剤として、例えばPVDF、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アラミド樹脂、ポリアミド、ポリイミドなどを含む。
また、正極1に用いる正極集電体1aとしては、アルミニウム(Al)、炭素、導電性樹脂などが使用可能である。
非水電解質には有機溶媒に溶質を溶解した電解質溶液や、これらを含み高分子で非流動化されたいわゆるポリマー電解質層が適用可能である。非水電解質の溶質としては、LiPF6、LiBF4、LiClO4、LiAlCl4、LiSbF6、LiSCN、LiCF3SO3、LiN(CF3CO2)、LiN(CF3SO2)2などを用いることができる。さらに、有機溶媒としては、例えばエチレンカーボネート(EC)、プロピレンカーボネート、ブチレンカーボネート、ビニレンカーボネート、ジメチルカーボネート(DMC)、ジエチルカーボネート、エチルメチルカーボネート(EMC)などを用いることができる。
また、負極2の負極集電体11は、ステンレス鋼、ニッケル、銅、チタンなどの金属箔、炭素や導電性樹脂の薄膜などが用いられる。
さらに、負極2の負極層15としては、黒鉛などの炭素材料や、ケイ素(Si)やスズ(Sn)などのようにリチウムイオンを可逆的に吸蔵および放出する理論容量密度が833mAh/cm3を超える負極活物質を用いることができる。
以下、本発明の実施の形態1における電池モジュールについて、図2を用いて詳細に説明する。
図2(a)は本発明の実施の形態1における電池モジュールの分解斜視図で、図2(b)は本発明の実施の形態1における電池モジュールの斜視図である。なお、図2(b)では理解を助けるために、電池などを透視した状態で図示している。
図2(a)に示すように、電池モジュール100は、例えばポリカーボネート樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる第1筺体110および第2筺体120と、それらの筺体に組む込まれる複数の電池130で構成されている。そして、第1筺体110は、電池130の排気孔と対向する位置に第1隔壁部材115を備えている。このとき、電池モジュール100は、例えば複数の電池130を並列に接続した電池配置で構成されている。さらに、第1筺体110および第2筺体120には、複数の電池130を電気的に接続する第1接続端子(図示せず)と第2接続端子122が、例えばスポット溶接により接続されている。このとき、複数の電池モジュール100を、例えば縦列または並列に連結する場合には、第1筺体110および第2筺体120に第1連結部114および第2連結部124が設けられる。なお、第1連結部114や第2連結部124は、第1接続端子や第2接続端子122と電気的に接続され、他の電池モジュールと接続する際の電気接続部として用いてもよい。
そして、図2(b)に示すように、複数の電池130の排気孔側を第1筺体110の第1隔壁部材115に収納して第1接続端子(図示せず)と電池130の正極キャップとを接続するとともに、第2筺体120の第2接続端子122と電池130の電池ケース(具体的には、マイナス側)とを接続して電池モジュール100が構成される。このとき、第1隔壁部材115の高さ(深さ)Tは、少なくとも電池130の排気孔部分が収納できる高さ以上で、電池130の高さ以下であればよい。例えば外径18mm、高さ65mmの電池の場合、2mm≦T≦65mmである。
本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔から高温のガスが噴出しても、第1隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。その結果、周囲の電池が連鎖的に高温となることを効果的に防ぐことができる。また、第1隔壁部材の高さが高いほど、電池の電池ケースの側面から放射され輻射熱も確実に遮蔽できるため、さらに周囲の電池への影響を抑制できる。
なお、本実施の形態では、第1筺体と第2筺体を電池と接続することにより電池モジュールを構成した例で説明したが、これに限られない。例えば、第1筺体や第2筺体に、電池の高さ程度の支持部材(図示せず)を介して確実に固定した電池モジュール構成としてもよい。
また、本実施の形態では、第1筺体および第2筺体や第1隔壁部材を、例えば200℃程度の耐熱性を有するポリカーボネート樹脂などの耐熱部材からなる例で説明したが、これに限られない。例えば、第1隔壁部材を備える第1筺体だけに耐熱部材を用い、第2筺体には、例えば100℃程度の耐熱性の低い、例えばポリプロピレン(PP)やポリエチレン(PE)などの樹脂部材を用いてもよい。これにより、生産コストを低減できる。
ここで、耐熱部材として、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)樹脂、フェノール樹脂、ユニレート、ガラスエポキシ樹脂、セラミックや発泡樹脂を用いてもよい。このとき、上記樹脂中に、炭素繊維やガラス繊維などのフィラーを含有することが好ましい。これは、含有されるフィラーにより、筺体の機械的強度を向上することができる。また、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、鉄(Fe)、ニッケル(Ni)などの金属材料を、絶縁性樹脂で被覆したものを用いてもよい。このとき、金属材料は、板状でもメッシュ(網目状)でもよい。メッシュ状であれば、高い機械的な強度と筺体の軽量化を図れる。また、絶縁性樹脂としては、耐熱部材を必ずしも用いる必要がなく、安価で形成が容易な絶縁性樹脂でよい。
以下に、本発明の実施の形態1における電池モジュールの別の例について、図3を用いて説明する。
図3(a)は本発明の実施の形態1における電池モジュールの別の例の分解斜視図で、図3(b)は本発明の実施の形態1における電池モジュールの別の例の斜視図である。なお、図3(b)においても、理解を助けるために、電池などを透視した状態で図示している。
図3(a)に示すように、電池モジュール200は、複数の電池130の排気孔の位置が互いに異なる配置で第1筺体210と第2筺体220に収納された構成を有する。そして、電池の排気孔に対向する位置の第1筺体210と第2筺体220に第1隔壁部材215と第2隔壁部材225を設けた点で、上記実施の形態の電池モジュール100とは異なる。つまり、電池モジュール200は、複数の電池を直列に接続する場合の構成の一例である。そのため、第1接続端子(図示せず)や第2接続端子222で、隣接する電池間が接続されている。
この場合、第1筺体210、第2筺体220、第1隔壁部材215および第2隔壁部材225は、電池モジュール100の第1筺体110および第1隔壁部材115と同様の耐熱部材で構成される。なお、他の構成要素などは電池モジュール100と同様であるので、説明を省略する。
本実施の形態の別の例によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔から高温のガスが噴出しても、第1隔壁部材および第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。その結果、周囲の電池が連鎖的に高温となることを効果的に防ぐことができる。
(実施の形態2)
以下、本発明の実施の形態2における電池モジュールについて、図4を用いて詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態2における電池モジュールについて、図4を用いて詳細に説明する。
図4(a)は本発明の実施の形態2における電池モジュールの分解斜視図で、図4(b)は本発明の実施の形態2における電池モジュールの斜視図である。
図4(a)に示すように、電池モジュール300は、収納する複数の電池330のすべてに対応して、第1筺体310に第1隔壁部材315を設けるとともに、第2筺体320に第2隔壁部材325を設けて構成される。そして、第1隔壁部材315と第2隔壁部材325の、電池モジュール300内で隣接しないいずれかの壁面に通気孔350を設けている点で、実施の形態1とは異なる。また、第1隔壁部材315の高さT1(深さ)と第2隔壁部材325の高さT2(深さ)の総和を少なくとも電池330の高さとすることにより、電池330全体が収納される。
このとき、図4においては、複数の電池330を並列に接続し、電池330の排気孔側が第1筺体310の第1隔壁部材315と対向して配置された例で示している。そのため、第1筺体310および第1隔壁部材315は、例えば200℃程度の耐熱性を有するポリフェニレンサルファイド樹脂などの耐熱部材を用いることが必要である。一方、第2筺体および第2隔壁部材325には、例えばポリエチレン樹脂などの100℃程度の耐熱性の低い部材を用いてもよい。
なお、他の構成要素などは電池モジュール100と同様であるので、説明を省略する。
本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔から高温のガスが噴出しても、通気孔から排出されるとともに、第1隔壁部材および第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。また、第1隔壁部材と第2隔壁部材で電池を完全に収納するため、電池の電池ケースの側面から放射される輻射熱も確実に遮蔽できるため、周囲の電池への影響をさらに抑制できる。
なお、上記実施の形態では、複数の電池を並列に接続する電池モジュールを例に説明したが、これに限られない。例えば、図5(a)に示すように、複数の電池430を直列に接続して、図5(b)に示す電池モジュール400を構成してもよい。この場合、第1筺体410、第1隔壁部材415、第2筺体420および第2隔壁部材425として、例えば200℃程度の耐熱性を有するポリカーボネート樹脂などの耐熱部材を用いることが必要である。なお、他の構成要素などは電池モジュール300と同様であるので、説明を省略する。
上記構成により、実施の形態2と同様の効果が得られるとともに、汎用性に優れた電池モジュール400を実現できる。
(実施の形態3)
以下、本発明の実施の形態3における電池モジュールについて、図6を用いて詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態3における電池モジュールについて、図6を用いて詳細に説明する。
図6(a)は本発明の実施の形態3における電池モジュールの分解斜視図で、図6(b)は本発明の実施の形態3における電池モジュールの斜視図である。
そして、図6(b)に示すように、第1隔壁部材515の高さT3(深さ)と第2隔壁部材525の高さT4(深さ)の総和が、電池の高さより小さくし、その差(間隙部)を通気孔とする点で、実施の形態2の電池モジュールとは異なる。
すなわち、図6(a)に示すように、電池モジュール500は、収納する複数の電池530のすべてに対応して、第1筺体510に第1隔壁部材515および第2筺体520に第2隔壁部材525を設けた構成を有する。このとき、第1隔壁部材515の高さT3(深さ)と第2隔壁部材525の高さT4(深さ)の総和が、少なくとも電池530の高さ以下であり、その差を通気孔550として用いるものである。
このとき、電池の排気孔と対向する第1隔壁部材または第2隔壁部材の高さは、少なくとも電池の排気孔が収納される高さ以上であることが重要である。
なお、他の構成要素などは電池モジュール400と同様であるので、説明を省略する。
本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔から高温のガスが噴出しても、電池の高さと、第1隔壁部材と第2隔壁部材の高さの総和との差で形成される通気孔から排出されるとともに、第1隔壁部材および第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。この結果、信頼性や安全性に優れた電池モジュールを実現できる。
なお、上記実施の形態では、通気孔550である間隙部が電池の全周囲に形成される例で説明したが、これに限られない。例えば、隣接する電池間の、第1隔壁部材または第2隔壁部材の壁面の総和を電池の高さ程度としてもよい。これにより、隣接する電池に対して、不具合電池の電池ケースの側面から放射される輻射熱を、大幅に低減できる。
(実施の形態4)
以下、本発明の実施の形態4における電池モジュールについて、図7を用いて詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態4における電池モジュールについて、図7を用いて詳細に説明する。
図7(a)は本発明の実施の形態4における電池モジュールの分解斜視図で、図7(b)は本発明の実施の形態4における電池モジュールの斜視図である。
図7(b)に示すように、電池モジュール600は、複数の電池630を個別に収納する第1筺体610の第1隔壁部材615に対応して設けられる第2筺体620の第2隔壁部材625を有している。そして、第2隔壁部材625が第1隔壁部材615の全体を収納する構造を有する点で、実施の形態2とは異なる。このとき、第1隔壁部材615と第2隔壁部材625の高さの総和は電池の高さ以上である。つまり、第1隔壁部材615と第2隔壁部材625とは部分的に重なる状態で電池630が収納されることになる。
なお、第2隔壁部材625の高さ(深さ)が、電池の高さ程度であれば、第1隔壁部材と第2隔壁部材が重なる同じ位置に通気孔を設けることが好ましい。しかし、第2隔壁部材の高さが電池の高さより低く、第1隔壁部材と第2隔壁部材との重なる部分で隙間がある場合には、その隙間を通気孔として用いることができるため、特に各隔壁部材に通気孔を設けなくてもよい。
本実施の形態によれば、第1隔壁部材と第2隔壁部材とで、2重に隔壁を設けているため、さらに信頼性や安全性に優れた電池モジュールを実現できる。
なお、本実施の形態では、複数の電池を並列に接続した構成の電池モジュールを例に説明したが、これに限られない。例えば、図8に示すように、複数の電池を直列に接続して電池モジュール700を構成してもよく、同様の効果が得られる。このとき、第1筺体710、第1隔壁部材715、第2筺体720および第2隔壁部材725とを、耐熱性に優れた耐熱部材で構成する必要がある。
(実施の形態5)
以下、本発明の実施の形態5における電池モジュールについて、図9を用いて詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態5における電池モジュールについて、図9を用いて詳細に説明する。
図9(a)は本発明の実施の形態5における電池モジュールの分解斜視図で、図9(b)は本発明の実施の形態5における電池モジュールの斜視図である。
図9に示すように、例えばポリカーボネート樹脂などの絶縁性樹脂材料よりなる第1筺体810および第2筺体820と、それらの筺体に組む込まれる複数の電池830で構成されている。このとき、電池830は、プラス側に排気孔を有するとともに、マイナス側に、例えばC形形状の刻印からなる防爆弁835をさらに備え、複数の電池830を並列に接続した電池配置で構成されている。そして、電池830の排気孔と対向する位置に第1筺体810の第1隔壁部材815を設け、電池830の防爆弁835と対向する位置に第2筺体220の第2隔壁部材825を設けている。このとき、電池830の排気孔や防爆弁835と対向する第1隔壁部材815の高さT5および第2隔壁部材825の高さT6は、少なくとも電池830の排気孔および防爆弁835が開く高さ以上であることが重要である。
この場合、第1筺体810、第2筺体820、第1隔壁部材815および第2隔壁部材825は、電池モジュール100の第1筺体110および第1隔壁部材115と同様の耐熱部材で構成される。なお、他の構成要素や構成材料などは電池モジュール100と同様であるので、説明を省略する。
本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、排気孔または防爆弁から高温のガスが噴出しても、第1隔壁部材および第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。その結果、周囲の電池が連鎖的に高温となることを防ぎ、安全で信頼性の高い電池モジュールを実現できる。
以下に、本発明の実施の形態5における電池モジュールの別の例について、図10を用いて説明する。
図10(a)は本発明の実施の形態5における電池モジュールの別の例の分解斜視図で、図10(b)は本発明の実施の形態5における電池モジュールの別の例の斜視図である。
図10(a)に示すように、電池モジュール900は、電池930のプラス側とマイナス側の両方が封口板を介してかしめられた構成を有する点で、上記の電池モジュール800とは異なる。そして、少なくとも電池の両端に設けられた排気孔935の位置までは、第1筺体810の第1隔壁部材815と第2筺体820の第2隔壁部材825に収納された構成を有する。
本実施の形態の別の例によれば、構造の異なる電池に対しても、上記と同様の効果が得られる。
なお、上記実施の形態では、第1隔壁部材の高さと第2隔壁部材の高さの和が電池の高さより低い例で説明したが、これに限られない。例えば、第1隔壁部材の高さと第2隔壁部材の高さの和を電池の高さと等しくしてもよい。このとき、第1隔壁部材および第2隔壁部材の電池が隣接しない側面に通気孔を設けることが好ましい。
(実施の形態6)
以下、本発明の実施の形態6における電池モジュールについて、図11を用いて詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態6における電池モジュールについて、図11を用いて詳細に説明する。
図11(a)は本発明の実施の形態6における電池モジュールの分解斜視図で、図11(b)は本発明の実施の形態6における電池モジュールの斜視図である。
図11(a)に示すように、電池モジュール1000は、収納する電池として角形形状の電池1030を用いた点で、実施の形態1とは異なる。この場合、電池1030は、その中央部近傍にベント機構1035を有している。
そして、図11(a)に示すように、複数の電池1030のベント機構1035側を第2筺体1020の第2隔壁部材1025に収納して第2接続端子1022と並列に接続するとともに、第1筺体1010の第1接続端子1012と電池1030の電池ケースとを接続して電池モジュール1000が構成される。このとき、第2隔壁部材1025の高さ(深さ)Tは、少なくとも電池1030のベント機構1035の部分が収納できる高さ以上で、電池1030の高さ以下であればよい。例えば幅34mm、高さ50mmの電池の場合、2mm≦T≦52mmである。
本実施の形態によれば、形状の異なる、角形の電池においても、異常事態により電池が高温となり、ベント機構から高温のガスが噴出しても、第2隔壁部材により、周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。その結果、周囲の電池が連鎖的に高温となることを効果的に防ぐことができる。
以下に、本発明の実施の形態6における電池モジュールの別の例について、図12を用いて説明する。
図12(a)は本発明の実施の形態6における電池モジュールの別の例の分解斜視図で、図12(b)は本発明の実施の形態6における電池モジュールの別の例の斜視図である。
図12(a)に示すように、電池モジュール1100は、ベント機構1135が、封口板1132の中央部から離れた位置に設けられた角形の電池1130を直列に接続した構成である。そして、電池1130のベント機構1135と対向する位置の第1筺体1110と第2筺体1120に第1隔壁部材1115と第2隔壁部材1125を設けている。このとき、電池1130のベント機構1135と対向する第1隔壁部材1115の高さT7と第2隔壁部材1125の高さT8の和は、電池1130の高さ以上である。また、第1隔壁部材1115または第2隔壁部材1125の少なくとも電池1130が隣接しない側面に通気孔1150を設けている。
本実施の形態の別の例によれば、異なる位置にベント機構を有する電池に対しても、上記と同様の効果が得られる。そのため、電池の配置構成にかかわらず、安全で信頼性に優れた電池モジュールを実現できる。
なお、上記実施の形態の別の例では、第1隔壁部材の高さと第2隔壁部材の高さの和が電池の高さ以上である場合を例に説明したが、これに限られない。例えば、第1隔壁部材の高さと第2隔壁部材の高さの和を電池の高さより低くしてもよい。この場合、第1隔壁部材または第2隔壁部材に通気孔を設ける必要は、特にない。
(実施の形態7)
以下、本発明の実施の形態7における電池モジュールについて、図13を用いて詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態7における電池モジュールについて、図13を用いて詳細に説明する。
図13(a)は本発明の実施の形態7における電池モジュールの電池の収納方向から見た平面図で、電池モジュールを2段に縦列に接続した状態を説明する図である。また、図13(b)は本発明の実施の形態7における電池モジュールの電池の収納方向から見た平面図で、電池モジュールを2段で縦列および2列で並列に接続した状態を説明する図である。なお、図13では理解を助けるために、電池や各隔壁部材などを透視した状態で図示している。
図13(a)に示すように、電池モジュール1200は、実施の形態2で説明した電池モジュール300を、第1筺体310および第2筺体320の外形を介して、2段に縦列に積層して構成されている。そして、電池モジュール300の第1筺体310および第2筺体320と第1隔壁部材315および第2隔壁部材325で形成される排気流路1250が形成されている。なお、電池モジュール300が通気孔350を備えている場合、縦列に積層される電池モジュール間の通気孔を異なる位置に設けることが好ましい。
本実施の形態によれば、異常事態により電池が高温となり、通気孔350から噴出する高温のガスを、図面中の矢印で示しように排気流路1250を介して外部に排出できる。これにより、電池モジュール内の電池や電池モジュール間の対向する周囲の電池へ、高温のガスが直接当たることを防止できる。
なお、図13(b)に示すように、図13(a)に示す電池モジュール1200を並列に接続して、電池モジュール1300の構成としてもよい。
つまり、電池モジュールを任意に縦列または並列に接続して、要求される電圧や容量の満足する電池モジュールを構成できる。
なお、本実施の形態では、実施の形態2の電池モジュール300を例に説明したがこれに限られず、上記各実施の形態の電池モジュールを任意に組み合わせて電池モジュールを構成してもよい。
(実施の形態8)
以下、本発明の実施の形態8における電池パックについて、図14を用いて詳細に説明する。
以下、本発明の実施の形態8における電池パックについて、図14を用いて詳細に説明する。
図14は本発明の実施の形態8における電池パックの透視平面図である。
図14に示すように、電池パック1400は、例えば実施の形態7の電池モジュール1200を外装筺体1500に収納した構成を有する。そして、外装筺体1500は、少なくとも外部機器や装置などと接続するための外部接続端子(図示せず)を有し、外部接続端子は電池モジュール1200の接続端子と接続されている。
本実施の形態によれば、信頼性や安全性に優れ、汎用性の高い電池パックを実現できる。
なお、実施の形態1から実施の形態8においては、第1筺体および第2筺体が、第1隔壁部材の外形および第2隔壁部材の外形より小さい形状を例に説明したが、これに限られない。例えば、第1筺体と第1隔壁部材の外形および第2筺体と第2隔壁部材の外形を等しくてもよい。これにより、より小型、軽量の電池モジュールを実現できる。
また、各実施の形態においては、お互いにその構成を適用できることはいうまでもない。
本発明は、自動車、自転車や電動工具などの高い信頼性と安全性が要求される、電池モジュールや電池パックとして有用である。
1 正極
1a 正極集電体
1b 正極層
2 負極
3 セパレータ
4 電極群
5 電池ケース
6,1132 封口板
7 ガスケット
8 正極リード
9 負極リード
10a,10b 絶縁板
11 負極集電体
15 負極層
16 正極キャップ
17,935 排気孔
18 電流遮断部材
19,1035,1135 ベント機構
100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300 電池モジュール
110,210,310,410,510,610,710,810,1010,1110 第1筺体
114 第1連結部
115,215,315,415,515,615,715,815,1115 第1隔壁部材
120,220,320,420,520,620,720,820,1020,1120 第2筺体
122,222,1022 第2接続端子
124 第2連結部
130,330,530,630,830,930,1030,1130 電池
225,325,425,525,625,725,825,1025,1125 第2隔壁部材
350,550,1150 通気孔
835 防爆弁
1012 第1接続端子
1250 排気流路
1400 電池パック
1500 外装筺体
1a 正極集電体
1b 正極層
2 負極
3 セパレータ
4 電極群
5 電池ケース
6,1132 封口板
7 ガスケット
8 正極リード
9 負極リード
10a,10b 絶縁板
11 負極集電体
15 負極層
16 正極キャップ
17,935 排気孔
18 電流遮断部材
19,1035,1135 ベント機構
100,200,300,400,500,600,700,800,900,1000,1100,1200,1300 電池モジュール
110,210,310,410,510,610,710,810,1010,1110 第1筺体
114 第1連結部
115,215,315,415,515,615,715,815,1115 第1隔壁部材
120,220,320,420,520,620,720,820,1020,1120 第2筺体
122,222,1022 第2接続端子
124 第2連結部
130,330,530,630,830,930,1030,1130 電池
225,325,425,525,625,725,825,1025,1125 第2隔壁部材
350,550,1150 通気孔
835 防爆弁
1012 第1接続端子
1250 排気流路
1400 電池パック
1500 外装筺体
Claims (10)
- 第1筺体と、
第2筺体と、
前記第1筺体と前記第2筺体に収納される排気孔を有する複数の電池を備え、
前記第1筺体および前記第2筺体の少なくとも一方で前記電池の前記排気孔と対向する位置に、前記電池を個別に収納する第1隔壁部材を設けたことを特徴とする電池モジュール。 - 前記第1隔壁部材の高さが、前記電池の排気孔を収納する高さ以上で、前記電池の高さ以下であることを特徴とする請求項1に記載の電池モジュール。
- 前記第1筺体および前記第2筺体の少なくとも一方で前記電池の前記排気孔の反対側と対向する位置に、前記第1隔壁部材に対応して、前記電池を個別に収納する第2隔壁部材を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池モジュール。
- 前記第1筺体および前記第2筺体の少なくとも一方で前記電池の前記排気孔の反対側と対向する位置に、前記第1隔壁部材に対応して、前記第1隔壁部材を収納する第2隔壁部材を設けたことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池モジュール。
- 前記第1隔壁部材および前記第2隔壁部材の少なくとも一方に、通気孔を設けたことを特徴とする請求項3または請求項4に記載の電池モジュール。
- 前記第1隔壁部材と前記第2隔壁部材の高さの和が、前記電池の高さ以下で、その差を通気孔とすることを特徴とする請求項3に記載の電池モジュール。
- 前記第1筺体および前記第2筺体の少なくとも一方は、耐熱部材からなることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電池モジュール。
- 前記耐熱部材が、金属材料を絶縁性樹脂で被覆した構成からなることを特徴とする請求項7に記載の電池モジュール。
- 請求項1から請求項8のいずれかに記載の前記電池モジュールを、縦列または並列に接続したことを特徴とする電池モジュール。
- 請求項1から請求項9のいずれかに記載の前記電池モジュールを、外装筺体に収納したことを特徴とする電池パック。
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